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Ímãs sem metais: Carbono Magnético

Um sonho de muitas gerações de pesquisadores foi cumprido por uma descoberta feita por cientistas no Centro Regional de Tecnologias Avançadas e Materiais (RCPTM) na Universidade Palacky em Olomouc. Usando o grafeno, uma forma ultrafina do carbono, estes cientistas prepararam o primeiro ímã não-metálico que retem suas propriedades magnéticas até a temperatura ambiente.

Ao fazer isso, eles refutaram a velha crença de que todos os materiais com magnetismo temperatura ambiente são baseados em metais ou seus compostos. Grafeno magnético modificado quimicamente tem uma vasta gama de aplicações potenciais, particularmente nos campos da biomedicina e eletrônica. O trabalho dos cientistas checos foi recentemente publicado na prestigiada revista Nature Communications.

Grafeno Magnético
Grafeno Magnético

“Durante vários anos, suspeitamos que o caminho para o carbono magnético poderia envolver o grafeno – uma única camada bidimensional de átomos de carbono. Surpreendentemente, tratando-o com outros elementos não metálicos como o flúor, hidrogênio e oxigênio, fomos capazes de criar uma nova fonte de momentos magnéticos que se comunicam uns com os outros, mesmo à temperatura ambiente.Esta descoberta é vista como um enorme avanço na capacidade de ímãs orgânicos “, diz Radek Zbořil, um dos principais autores do projeto e diretor da RCPTM.

A idéia e o estudo surgiram unicamente a partir do trabalho dos cientistas Olomouc, que também desenvolveu um modelo teórico para explicar a origem do magnetismo nestes materiais de carbono. “Nos sistemas metálicos, os fenômenos magnéticos resultam do comportamento dos elétrons na estrutura atômica dos metais.” Nos ímãs orgânicos que desenvolvemos, as características magnéticas emergem do comportamento de radicais químicos não-metálicos que transportam elétrons livres “, diz Michal Otyepka, co-criador do modelo teórico, cujo trabalho sobre o projecto foi realizado no âmbito de um prestigiado European Research Council (ERC) concessão. “Estou satisfeito pelo primeiro trabalho sobre os temas abordados pelo projeto ERC ter dado resultados tão importantes”, acrescenta.

O caminho a partir desta descoberta para aplicações práticas pode ser relativamente longo. No entanto, a gama de potenciais utilizações é enorme. “Penso que não só a nossa equipa em Olomouc, mas também a ampla comunidade científica vai querer explorar a enorme área de superfície do grafeno e o potencial de combinar a sua condutividade única e propriedades eletrônicas com magnetismo. Tais materiais magnéticos à base de grafeno têm aplicações potenciais em campos da spintrônica e eletrônica, mas também na medicina para a liberação direcionada de drogas e para a separação de moléculas usando campos magnéticos externos “, diz Jiri Tucek, cujo trabalho se concentra no magnetismo de estado sólido.

Os cientistas checos já estão colaborando com colegas do Japão e da Bélgica para analisar aplicações de ímãs orgânicos e desenvolver modelos teóricos precisos descrevendo as propriedades magnéticas únicas destes novos materiais.

Além dos ímãs à base de carbono, a equipe de pesquisa de Olomouc relatou recentemente a descoberta dos menores ímãs metálicos do mundo, também na Nature Communications.

De acordo com o professor Zbořil, esta certamente não será a contribuição final da equipe para a pesquisa sobre o magnetismo. “Levamos vários passos importantes para desenvolver as primeiras moléculas magnéticas cujo magnetismo pode ser manipulado à temperatura ambiente. Experimentos recentes em nossos laboratórios têm claramente confirmado a possibilidade de criar tais moléculas, e estamos atualmente colaborando com o grupo do professor Pavel Hobza, para desenvolver explicações teóricas detalhadas para o comportamento único destes ímãs moleculares. Eu pretendo ser, pela terceira vez, mais rápido do que as equipes de pesquisa concorrentes em todo o mundo, especialmente dado o impacto potencialmente imenso de materiais magnéticos orgânicos em campos como a eletrônica molecular e detecção, “diz Zbořil.

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Carol Ramos